长征四号丙火箭由航天科技集团八院研制,为常温液体三级运载火箭,具备发射多种类型、不同轨道要求卫星的能力,可执行一箭多星发射,其700公里太阳同步轨道运载能力可达3吨。
此次发射是长征系列运载火箭第357次发射。
至此,航天科技集团2020年宇航发射任务顺利收官。今年,航天科技集团一共实施了34次宇航发射任务,呈现出重大任务重、发射密度高的特点,发射亮点纷呈。其中,北斗导航、探月三期、高分专项等重大工程圆满收官,火星探测等重大任务顺利实施,长征五号B、长征八号运载火箭成功首飞。
本次发射任务有“三新”:
一新:更换发射场,尽大国责任
今年年初,火箭试验队接到上级通知,为了确保火箭二级残骸落到公海,部分计划在太原卫星发射中心执行任务的长征四号乙系列运载火箭需要调整发射场地。长征四号丙遥三十五运载火箭就在调整之列。
从太原卫星中心发射的长征四号乙系列运载火箭,按照火箭预定发射轨道,二子级分离后,从300多公里的高度再入,在空中会完成大部分的解体,残骸散落在方圆1万平方公里范围内。
“考虑尽量减少可能带来的损失,维护我国负责任大国的形象,根据上级部门要求,型号决定采取调整措施。”长征四号乙系列运载火箭副总设计师金益辉说。
型号队伍经过周密论证,给出了三种解决方案。二子级原设计落区为公海的发射任务,无需调整;运载余量大的,可以通过调整火箭航向、高度及弹道等措施,将原有落区为陆地的调整到公海;其余的对发射场地进行调整。
调整之后,本发火箭是长征四号乙系列运载火箭首次在酒泉卫星发射中心执行太阳同步轨道发射任务。场地的调整给火箭带来了不小的影响,主要体现在火箭发射方向发生了变化、火箭与塔架之间的相对关系变化,带来了一系列的接口更改,包括塔架瞄准窗、摆杆的位置天线的布局等。
今年年初,接到通知时,遥三十五运载火箭已经初步进行了一轮设计,为了适应发射场地调整,火箭又重新开展了设计。
围绕上述方面,火箭试验队一一作了适应性调整,并进行了充分的试验验证。“总体而言,火箭在酒泉卫星发射中心执行过10次发射,虽然不是太阳同步轨道任务,但也积累了一些经验,所以此次更改虽多,但不影响火箭可靠性。”金益辉说。
未来,长征四号系列火箭将有过半任务将在酒泉卫星发射中心执行。
二新:8项技术更改,提高可靠性
可靠性是运载火箭的永恒命题。
此次任务,火箭试验队对发动机、火工品、增压输送系统等8项内容进行了可靠性改进。针对火箭的部分薄弱环节,提高了焊接的可靠性,增加了产品设计裕度,消除了单点、增加了冗余措施等。
试验队采取了“1+9+7”的质量控制措施,加严了质量控制要求。“1”是指采用确认制,确保发射场每项工作形成确认表。此次任务共形成了225份现场记录表、35份质量确认表,由各岗位负责人确认签字,最后由型号两总审核查验。
“9”是指九项专项复查工作。针对此次任务特点,试验队对包括发射场调整、冬季发射等在内的新状况采取新举措,共开展了9项专项复查,确保技术性更改的风险得到充分识别和控制。
“7”是指七项质量控制措施,包括当天工作当天确认的“确认制日清”举措;梳理型号近五年发射场出现的问题,在本发任务上落实检查,定期召开“发射场质量分析会”等举措。
12月,酒泉平均温度可达零下20度,在冬季低温环境下实施发射,历来对火箭是不小的考验。此次任务的试验队从箭体本身入手,添加各舱段保温层,用空调给舱内送风,采取了多种措施给火箭“送温暖”。
三新:多项探索,突破自我
由于发射场地的调整,从太原卫星发射中心到酒泉卫星发射中心执行任务的火箭,运力会有所损失。
金益辉告诉中国航天报记者,试验队后续将对火箭的运载能力进行挖潜,通过优化总体弹道等措施,预计会使火箭的运载能力提高30~50公斤。
型号队伍针对火箭三子级动力系统开展故障检测及飞行重构技术研究,使三子级能够在非致命故障情况下,通过在线故障检测、剩余推进剂能力估计、在线任务重构等技术手段,继续完成飞行任务,最大程度减少损失。
去年11月,长征四号乙系列中的一枚火箭进行了栅格舵技术的验证试验,验证结果良好,当前已经具备了后续工程应用的条件。
金益辉告诉中国航天报记者,栅格舵不是每次都会采用,一般而言,当落区有安全性要求的时候才会采用栅格舵。后续,若火箭落区内人口密度大或者需要规避重要目标、设施的时候,将会采用栅格舵来控制落区的范围。
在更新中突破自我,成熟火箭亦在成长。在大漠寒冬的夜色中,长征四号丙遥三十五运载火箭圆满完成了该系列火箭在酒泉卫星发射中心执行太阳同步轨道发射任务的首秀,也为航天科技集团2020年宇航发射任务画上了圆满的句号。
文、视频/中国航天报记者 赵聪
图/陈俊 汪江波
编辑/郑恩红
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